何為行星借力?車(chē)輛為何不是無(wú)人駕駛?

時(shí)間:2019-02-23

來(lái)源:中科院之聲

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導(dǎo)語(yǔ):“在很多年以前,人們不關(guān)心太陽(yáng),只關(guān)心一樣叫做錢(qián)的東西?!碑?dāng)太陽(yáng)就要?dú)纾?yáng)系已經(jīng)不適合人類(lèi)生存,地球人別無(wú)選擇,只能讓地球去流浪,到太陽(yáng)系外尋找新的家園。為了讓地球獲得足夠的速度,除了建造行星發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng),電影中的地球人還用了深空探測(cè)中常用的一招——行星借力。

   “在很多年以前,人們不關(guān)心太陽(yáng),只關(guān)心一樣叫做錢(qián)的東西。”當(dāng)太陽(yáng)就要?dú)?,太?yáng)系已經(jīng)不適合人類(lèi)生存,地球人別無(wú)選擇,只能讓地球去流浪,到太陽(yáng)系外尋找新的家園。為了讓地球獲得足夠的速度,除了建造行星發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng),電影中的地球人還用了深空探測(cè)中常用的一招——行星借力。
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  行星借力,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是讓飛船從行星邊上飛過(guò),跟著行星跑上一段,利用行星的引力來(lái)加速飛船。這一招,耗費(fèi)(燃料)少,收益(速度增量)大。早期飛往太陽(yáng)系深處的“先行者號(hào)”飛船、已經(jīng)到達(dá)恒星際空間的“旅行者號(hào)”、最新的“新視野號(hào)”,還有流浪的地球都采用了這種技術(shù)。“價(jià)格便宜量又足,我們一直都用它”。

  行星借力的關(guān)鍵是要讓飛船靠近行星,進(jìn)入行星引力足夠強(qiáng)的區(qū)域,但又不能太靠近,就像一位知名企業(yè)家描述企業(yè)家和政治家之間關(guān)系,“跟他戀愛(ài),不要結(jié)婚”。飛船如果太靠近,就會(huì)撞上去。像電影中所描述的那樣,地球想通過(guò)木星借力,結(jié)果靠得太近,差點(diǎn)撞上去,最后不得不點(diǎn)燃木星制造大爆炸才得以將地球從木星上推開(kāi)。

  “道路千萬(wàn)條,安全第一條”,行星借力也一樣。借力的過(guò)程中飛船撞上行星,造成“船毀玩完”的風(fēng)險(xiǎn)是一個(gè)必須考慮的因素。

  歷史上,“伽利略號(hào)”木星探測(cè)器計(jì)劃通過(guò)地球借力飛往木星,飛船上攜帶了一些用于發(fā)電的核燃料。萬(wàn)一核燃料在大氣中擴(kuò)散造成地球上大量的人、動(dòng)植物死亡和環(huán)境的巨大破壞。因此,環(huán)保組織一度上法庭申請(qǐng)禁止令,阻止“伽利略號(hào)”飛船的發(fā)射。“伽利略號(hào)”差一點(diǎn)就“出師未捷身先死”。后來(lái),經(jīng)過(guò)著名天文學(xué)家、康奈爾大學(xué)教授卡爾薩根撰文解釋?zhuān)f(shuō)明科學(xué)家在計(jì)算航天器的軌道時(shí)非常謹(jǐn)慎,而且負(fù)責(zé)做這個(gè)行星借力計(jì)算的團(tuán)隊(duì)也非常有經(jīng)驗(yàn),出現(xiàn)飛船撞上地球的機(jī)率非常非常小,才平息了這場(chǎng)官司。

  事實(shí)上,即便以今天的技術(shù)水平,人類(lèi)也已進(jìn)行了多次行星借力,沒(méi)有一次出現(xiàn)過(guò)電影中地球撞向木星的情形。更何況“地球去流浪”發(fā)生在距今至少數(shù)億年以后,那時(shí)候的行星借力模型只會(huì)比今天的更精確,計(jì)算能力也比今天的更強(qiáng)大,對(duì)于行星借力的掌握也更加精準(zhǔn)。那為什么還會(huì)出現(xiàn)電影中操作失誤,導(dǎo)致地球撞向木星的結(jié)果呢?

  答案只有一個(gè),那就是太陽(yáng)爆發(fā)。

  在影片開(kāi)頭出現(xiàn)的那個(gè)精美的太陽(yáng)冕環(huán)畫(huà)面,就是太陽(yáng)表面被磁場(chǎng)約束的高溫等離子體,在一定條件下這樣的等離子體會(huì)爆發(fā),以每秒數(shù)百甚至數(shù)千公里的速度撞向地球。從地球上看,這個(gè)速度非???。飛機(jī)以這個(gè)速度飛行,從北京到紐約只需要幾秒鐘。從太陽(yáng)到現(xiàn)在的地球的位置,以這個(gè)速度傳播的太陽(yáng)爆發(fā)需要一到兩天的時(shí)間。

  需要注意的是,現(xiàn)階段太陽(yáng)的爆發(fā)只能影響空間天氣,不足以顯著改變地球軌道。

  在太陽(yáng)即將開(kāi)始膨脹的階段,太陽(yáng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆發(fā)可能性也是有的。在地球靠近木星進(jìn)行借力的前兩天,一個(gè)前所未有的太陽(yáng)爆發(fā)產(chǎn)生了。這次爆發(fā)活動(dòng)非常強(qiáng)烈,噴出的等離子體速度超過(guò)了10000公里。當(dāng)時(shí)所有的科學(xué)家都在忙于維護(hù)行星發(fā)動(dòng)機(jī),沒(méi)有人注意到這次太陽(yáng)的活動(dòng)。還是那句話,沒(méi)有人關(guān)心太陽(yáng)。

  正所謂無(wú)巧不成書(shū),就在地球靠近木星進(jìn)行借力飛行的關(guān)鍵階段,太陽(yáng)噴發(fā)出的高速等離子體流抵達(dá)木星附近,輕輕地在地球身上推了一把。地球在推力的作用下偏離了預(yù)定的軌道,向木星飛去,差點(diǎn)導(dǎo)致了地球和人類(lèi)的毀滅。最后吳京扮演的中國(guó)航天員劉培強(qiáng)不得不犧牲自己和空間站來(lái)挽救地球。

  如果當(dāng)時(shí)有空間天氣的觀測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng),科學(xué)家們可以調(diào)節(jié)地球的飛行軌道,等太陽(yáng)風(fēng)暴經(jīng)過(guò)后再進(jìn)行木星借力飛行。這樣可以避免一場(chǎng)悲劇,劉氏父子也有重新團(tuán)聚的機(jī)會(huì)。

  《流浪地球》里另一個(gè)可能和空間天氣有關(guān)的情節(jié)是,影片中的車(chē)輛依然由人工駕駛,而非無(wú)人(人工智能)駕駛。

  在經(jīng)歷數(shù)億年的技術(shù)進(jìn)步后,人工智能將會(huì)非常發(fā)達(dá),無(wú)人駕駛的車(chē)輛應(yīng)該早就制造出來(lái)了。為什么影片中的車(chē)輛卻還是人工駕駛呢?據(jù)推測(cè),答案有可能是太陽(yáng)爆發(fā)產(chǎn)生的高能粒子摧毀了人工智能駕駛的芯片。所以電影中劉啟等人只能自己開(kāi)車(chē)了。高能粒子損壞芯片在航天歷史上時(shí)有發(fā)生,而且是損壞哪個(gè)芯片是隨機(jī)的。在電影中被破壞的正好是人工智能駕駛芯片,其他的芯片都完好無(wú)損,車(chē)還能開(kāi)。

  “道路千萬(wàn)條,安全第一條,行車(chē)不規(guī)范,親人兩行淚。”如果不是因?yàn)樘?yáng)爆發(fā),劉啟等人就不用自己開(kāi)車(chē),而我們也無(wú)緣聽(tīng)到這么可親可切、朗朗上口的提示音了。

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